摘 要：红外热成像技术是利用现代高新科技手段，红外感应的原理对不同的温度做出不同的色差，对运行的电气设备进行无接触检测的一种仪器设备。它能对电气设备早期故障的先兆、绝缘性能及设备的发热量做出可靠的预测评估，使传统电气设备的预防性试验维修提高到预知状态检修。这也是现代电力发展的方向。
关键词：红外热成像技术；配网故障；事故预防
引 言
实际运行的电网设备通过红外热成像技术可以得到电气一次设备、变压器、电缆接头、电气开关以及处于探测温度范围内的任何设备的热成像图。红外热成像技术是一种在线检测（不停电）式高新科技检测仪器，可以将热信息瞬间可视化，显示温度场情况，找出热故障点，并通过非接触温度测量加以量化，在专业的红外分析软件的帮助下，数秒内便可自动完成分析报告。红外热成像技术是利用红外探测器系统，在不接触的情况下接收物体表面的红外辐射信号，该信号转变为电信号后，再经电子系统处理传至显示屏上，得到与景物表面热分布相应的“实时热图像”。它可绘出空间分辨率和温度分辨率都较好的设备温度场的二维图形，从而就把景物的不可见热图像转换为可见图像，使人类的视觉范围扩展到了红外谱段。使维修人员及时掌握设备的实际技术状态，以便对设备技术状态的劣化采取恢复措施。目前，红外热成像技术在电力行业进行预防性维护检测应用中发挥了巨大作用。
1 红外热成像技术的工作原理
红外是红外辐射、红外线或红外光的简称，其波长范围为0. 75～1000 u m之间。太阳光从紫光到红光的热效应逐步增大，而红外光具有最大的热效应。除了太阳能辐射红外光外，自然界中的任何物体，只要本身具有一定的温度，都能辐射红外光。
利用红外热成像技术探测物体发出的红外辐射，并将物体辐射的功率信号转换成电信号，通过成像装置的输出就可以完全模拟被扫描物体表面温度的空间分布，得到与物休表面热分布相应的热像图。即将不可见的热辐射图像转变为人眼可见的、清晰的图像。红外热成像技术非常灵敏，能探测到小于0.1℃的温差。当物体内部存在缺陷时，会改变物体的热传导，使物体表面温度分布发生较大变化，红外热成像技术可以侧量表面温度分布变化，探测缺陷的位置。运用这一方法，便能实现对目标进行不同距离下热状态图像成像和测温，并利用所得数据进行状态和性能的分析判断，掌握电气设备运行状况，及时进行预防性维修。
2 配电网设备的发热源诊断分析
在电气设备中，设备连接点是指电气设备之间以及它们与汇流排母线或电缆之间的电气连接部位。连接点过热已经成为电力系统的顽疾，但随着设备负荷的增加，设备对供电可靠性要求的提高，在设备故障管理中成为一个越来越突出的问题，值得电力管理人员引起高度重视，认真研究其发生发展的原因，以便解决其根本问题。
（1）电气设备发热源。电气设备在工作的时候，由于电流、电压的作用，将产生电阻损耗发热、介质损耗发热、铁损致热等3种热故障。
（2）电气设备故障。电气设备的故障可分为外部故障和内部故障。电气设备的外部故障：就是接触不良，长期暴露在大气中的各种电气裸接头因接触不良常常引起过热故障。电气设备的内部故障：就是指封闭在固体绝缘以及设备壳体内部的电气回路故障和绝缘介质劣化引起的故障。根据各种电气设备的内部结构和运行状态，依据传热学理论，分析金属导电回路和气体等引起的传导、对流，从电气设备外部显现的温度分布热像图，可以判断出各种内部故障。
3 红外热成像技术在配电网设备故障检测中的应用
电气设备一般在发生故障之前，温度通常会随之升高，这就使得红外热成像技术成为了一种有效的检测工具。红外热成像技术能够正确引导电气管理人员对电器或机械设备的运转情况进行准确判断。可以将测量温度值同历史温度进行比较，或者与相同时间同类设备的温度读数进行比较，以准确判断是否发生了显著的温升，是否会导致部件失效，带来生产隐患。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆 下面是我们需要采用红外热成像技术进行检查的部分电力设备：
（1）户外一次开关：可发现内部机构有无松动、卡死、或触头接触不良，不平衡负荷，过热等隐患。这些隐患造成的影响就是电弧、短路、烧毁、起火。
（2）电气装置：可发现接头松动或接触不良，不平衡负荷，过载，过热等隐患。这些隐患可能造成的潜在影响是产生电弧、短路、烧毁、起火。
（3）电动机：可以发现的隐患是轴承温度过高，不平衡负载，绕组短路或开路，内部线缆发热，过载过热。其影响为有问题的轴承可以引起铁芯或绕组线圈的损坏；有毛病的内部线缆温高烧焦，进而损坏绕组线圈。还可能引起驱动目标的损坏。
（4）变压器：可以发现的隐患有接头松动，线圈过热，接触不良，过载，三相负载不平衡。其影响为产生电弧、短路、烧毁、起火。
（5）高压输电和配电线路：可以沿线扫描查找故障隐患。
（6）各类导电接头、线夹、接线桩头氧化腐蚀以及连接不良缺陷；隔离刀闸刀口与触片以及转动帽与球头结合不良缺陷；各类CT一次内中心及外中心连接不良缺陷、本体及油绝缘不良缺陷以及内中心铁芯、线圈异常不良过热陷； 以上的这些电力设备安装质量的好坏将直接影响到配电网设备的安全运行，我们只有维护好电力设备，把故障与隐患解决在萌芽状态，使之始终处于良好的运行状态，才能保障电网安全与稳定。
4 配电网设备热故障的预防措施
红外热成像技术是对设备故障隐患进行检测的判断工具，要真正解决设备缺陷的根本问题，就需要运维人员通过前期准确判断故障类型来解决。
（1）线缆质量隐患：发电机母线和汇流排主线以及设备线缆，根据需要选用优质产品，载流量及动热稳定性能，应符合设计要求。特别是设备改造与维修后的线缆，应采用同材料同型号的线缆，如没有，则应积极采用先进的铜、铝扩散焊工艺的铜铝过渡产品。
（2）防氧化隐患：设备接头的接触表面要进行防氧化处理，应优先采用电力复合脂（即导电膏）以代替传统常规的凡士林。
（3）接触面处理隐患：接头接触面可采用锉刀或砂纸把接头接触面严重不平的地方和毛刺锉掉与磨平，使接触面平整光洁，但应注意母线加工后的截面减少值（铜质不超过原截面的3%，铝质不超过5%）。
（4）紧固压力隐患：部分检修人员在接头的连接上存有误区，认为连接螺栓拧的愈紧愈好，其实不然。因铝质母线弹性系数小，当螺母的压力达到某个临界压力值时，若材料的强度差，再继续增加不当的压力，将会造成接触面部分变形隆起，反而使接触面积减少，接触电阻增大。因此进行螺栓紧固时，螺栓不能拧得过紧，以弹簧垫圈压平即可，有条件时，应用力矩板手进行紧固，以防压力过大。
（5）工艺程序隐患：制定连接点安装的技术规范程序。根据造成连接点过热的不同类型，制定不同的工艺规程。安装时，严格按照规程进行。
5 结束语
红外热成像技术能够快速、准确地确定故障点的位置，并测量出故障点的温度，为电网设备的正常运行和检修工作提供可靠的依据。同时，红外热成像技术在电气设备的在线故障诊断和安全防护等方面发挥了重要作用，为保障电网稳定运行提供了坚实的基础。
参考文献：
[1]欧阳杰.红外电子技术.北京理工大学出版社，1994
[2]周晓冬，邓志华，陈晓军.数字红外热像侧沮技术的应用和局限[J].火灾科学，1999（8）
[3]张翠凤.机电设备诊断与维修技术[M].机械工业出版社，2010（7）
论文作者:姚岳,张富春 赵华林 贺文 尤利艳
论文发表刊物:《中国电业》2019年第08期
论文发表时间:2019/9/5
标签：故障论文; 设备论文; 隐患论文; 电气设备论文; 技术论文; 温度论文; 物体论文; 《中国电业》2019年第08期论文;